KR101940670B1 - 순환 유동층 보일러의 역류 방지 공기 분사 시스템 - Google Patents

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김태현
박성현
진상준
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현대건설 주식회사
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Abstract

본 발명은, 노즐의 내부 유로가 상향 유로와 하향 유로로 구성되고, 상기 상향 유로와 상기 하향 유로가 연결된 지점에 원추형 형상의 중력식 역류방지 마개를 구비함으로써, 상기 중력식 역류방지 마개가 공기의 압력이나 중력에 의해 상하방향으로 이동하면서 상기 상향 유로와 상기 하향 유로를 개폐할 수 있으므로, 공기의 공급 중단시 연소로 내부의 층물질이 노즐을 통해 역류하는 것을 방지할 수 있다.

Description

순환 유동층 보일러의 역류 방지 공기 분사 시스템{Backflow prevention air injection system of circulating fluidized bed boiler}
본 발명은 순환 유동층 보일러의 역류 방지 공기 분사 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연소로의 하부에 노즐을 통해 공기 분사시 상기 연소로 내부의 층 물질이 상기 노즐로 역류하는 것을 방지할 수 있는 순환 유동층 보일러의 역류 방지 분산판에 관한 것이다.
일반적으로 순환 유동층 보일러는, 화석 연료, 바이오 매스 연료 등의 고형 연료를 모래 등의 층(bed) 물질(또는 순환 매체)과 함께 연소실(Furnace), 사이클론(Cyclone), 룹실(Loopseal) 및 연소실을 순환시켜 증기를 생산하는 시스템이다. 순환 유동층 보일러는 강력한 혼합력과 열전달 특성을 바탕으로 석탄 등의 화석 연료 뿐만 아니라 바이오 매스까지 다양한 연료를 연소시킬 수 있다.
순환 유동층 보일러는 윈드 박스, 분산판, 연소로 및 사이클론 등을 포함한다. 상기 분산판에 구비된 노즐들을 통해 고속의 공기를 상기 연소로 내의 층 물질에 불어넣으면, 상기 연소로 내에서 공기의 흐름에 의해 발생된 항력(drag force)에 의해 입자가 공중으로 부유하게 한다. 부유하며 비산된 입자는 상기 연소로의 출구에 있는 상기 사이클론을 통해 다시 상기 연소실로 재주입되어 순환하게 된다.
종래에는 순환 유동층 보일러의 정지시 또는 유동화 이상으로 인한 채널링 현상의 발생시, 층 물질이 부유되지 않고 층 물질이 상기 노즐의 입구로 역류하여, 상기 층 물질이 상기 윈드 박스로 빠져나가는 현상이 발생되는 문제점이 있다. 이러한 현상이 발생될 경우, 보일러의 가동을 중지하고 상기 윈드박스로 유입된 층 물질을 제거하는 작업이 필요하게 되므로, 정비 인력 및 비용이 소모되는 문제점이 있다.
대한민국등록특허 10-1560715
본 발명의 목적은, 연소로 내부의 층 물질이 노즐로 역류하는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 순환 유동층 보일러의 역류 방지 공기 분사 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 순환 유동층 보일러의 역류 방지 공기 분사 시스템은, 연소로의 내부에 설치되고, 윈드박스에 연결된 공기 공급관으로부터 공급되는 공기를 상방향으로 안내하는 상향 유로와, 상기 상향 유로에 연통되고 상기 상향 유로로부터 공급된 공기를 하향 경사진 방향으로 전환하여 토출하는 하향 유로가 형성된 노즐과; 상기 노즐의 내부에서 상기 상향 유로와 상기 하향 유로가 연결된 지점에 설치되어, 상기 상향 유로로부터 공기 공급시 공기의 압력에 의해 상향 이동하여 상기 상향 유로와 상기 하향 유로를 개방하고, 상기 상향 유로로부터 공기 공급 중단시 중력에 의해 하향 이동하여 상기 상향 유로와 상기 하향 유로를 차폐하도록 형성된 중력식 역류방지 마개를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 순환 유동층 보일러의 역류 방지 공기 분사 시스템은, 윈드박스에 연결되고, 적어도 한번 절곡되어 형성된 트랩부를 포함하는 공기 공급관과; 상기 연소로의 내부에 설치되고, 상기 공기 공급관으로부터 공급되는 공기를 상방향으로 안내하는 상향 유로가 형성된 자루 형상의 바디부와, 상기 상향 유로에 연통되어 상기 상향 유로로부터 공급된 공기를 하향 경사진 방향으로 전환하여 토출하는 하향 유로가 형성된 갓 형상의 분사부를 포함한 노즐과; 상기 노즐의 내부에서 상기 상향 유로와 상기 하향 유로가 연결된 지점에 설치되어, 상기 상향 유로로부터 공기 공급시 공기의 압력에 의해 상향 이동하여 상기 상향 유로와 상기 하향 유로를 개방하고, 상기 상향 유로로부터 공기 공급 중단시 중력에 의해 하향 이동하여 상기 상향 유로와 상기 하향 유로를 차폐하도록 하방향으로 갈수록 단면적이 작아지는 원추형 형상으로 형성된 중력식 역류방지 마개와; 상기 트랩부에 구비되어, 상기 윈드 박스로부터 공급되는 공기의 압력에 의해 공기가 공급되는 방향으로만 개방되는 체크밸브를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 순환 유동층 보일러의 역류 방지 공기 분사 시스템은, 윈드박스에 연결된 공기 공급관과; 상기 연소로의 내부에 설치되고, 상기 공기 공급관으로부터 공급되는 공기를 상방향으로 안내하는 상향 유로가 형성된 자루 형상의 바디부와, 상기 상향 유로에 연통되어 상기 상향 유로로부터 공급된 공기를 하향 경사진 방향으로 전환하여 토출하는 하향 유로가 형성된 갓 형상의 분사부를 포함한 노즐과; 상기 노즐의 내부에서 상기 상향 유로와 상기 하향 유로가 연결된 지점에 설치되어, 상기 상향 유로로부터 공기 공급시 공기의 압력에 의해 상향 이동하여 상기 상향 유로와 상기 하향 유로를 개방하고, 상기 상향 유로로부터 공기 공급 중단시 중력에 의해 하향 이동하여 상기 상향 유로와 상기 하향 유로를 차폐하도록 하방향으로 갈수록 단면적이 작아지는 원추형 형상으로 형성된 중력식 역류방지 마개를 포함하고, 상기 공기 공급관은, 상기 윈드박스의 상부에 연결되는 윈드박스 연결관부와, 상기 노즐의 하부에 연결되는 노즐 연결관부와, 상기 윈드박스 연결관부에 연통되고 상기 윈드박스 연결관부보다 단면적이 크게 형성되고, 상면에 상기 노즐 연결관부가 관통되는 관통홀이 형성된 확대관부와, 상기 확대관부의 내측면과 상기 노즐 연결관부의 외측면 사이에 구비되고, 상면이 개구된 바스켓 형상으로 형성되어, 하부는 상기 윈드박스 연결관부에서 상향 공급되는 공기를 측방향으로 분산 유도하고, 상기 확대관부로부터 상기 개구된 상면을 통해 유입되는 공기를 상기 노즐 연결관부로 안내하도록 형성된 바스켓부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 순환 유동층 보일러의 역류 방지 공기 분사 시스템은, 윈드박스에 연결된 공기 공급관과; 상기 연소로의 내부에 설치되고, 상기 공기 공급관으로부터 공급되는 공기를 상방향으로 안내하는 상향 유로가 형성된 자루 형상의 바디부와, 상기 상향 유로에 연통되어 상기 상향 유로로부터 공급된 공기를 하향 경사진 방향으로 전환하여 토출하는 하향 유로가 형성된 갓 형상의 분사부를 포함한 노즐과; 상기 노즐의 내부에서 상기 상향 유로와 상기 하향 유로가 연결된 지점에 설치되어, 상기 상향 유로로부터 공기 공급시 공기의 압력에 의해 상향 이동하여 상기 상향 유로와 상기 하향 유로를 개방하고, 상기 상향 유로로부터 공기 공급 중단시 중력에 의해 하향 이동하여 상기 상향 유로와 상기 하향 유로를 차폐하도록 하방향으로 갈수록 단면적이 작아지는 원추형 형상으로 형성된 중력식 역류방지 마개를 포함하고, 상기 공기 공급관은, 상기 윈드박스의 상부에 연결되는 윈드박스 연결관부와, 상기 노즐의 하부에 연결되는 노즐 연결관부와, 상기 윈드박스 연결관부와 상기 노즐 연결관부 사이에 구비되어, 상기 윈드박스 연결관부에서 상기 노즐 연결관부로 공급되는 공기의 흐름을 전환하도록 형성된 유로전환부를 포함하고, 상기 윈드박스 연결관부와 상기 노즐 연결관부 중 적어도 하나에는 적어도 한번 절곡되어 형성된 트랩부가 형성되고, 상기 트랩부에는 상기 윈드 박스로부터 공급되는 공기의 압력에 의해 공기가 공급되는 방향으로만 개방되는 체크밸브가 구비된다.
본 발명은, 노즐의 내부 유로가 상향 유로와 하향 유로로 구성되고, 상기 상향 유로와 상기 하향 유로가 연결된 지점에 원추형 형상의 중력식 역류방지 마개를 구비함으로써, 상기 중력식 역류방지 마개가 공기의 압력이나 중력에 의해 상하방향으로 이동하면서 상기 상향 유로와 상기 하향 유로를 개폐할 수 있으므로, 공기의 공급 중단시 연소로 내부의 층물질이 노즐을 통해 역류하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은, 공기 공급관에 트랩부와 체크밸브가 구비됨으로써, 층 물질이 윈드박스로 역류되는 것을 방지하는 효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 공기 공급관이 확대관부와 바스켓부를 포함하도록 구성함으로써, 공기의 공급은 원활히 하면서 층물질의 역류를 방지하는 효과를 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 순환 유동층 보일러의 연소로와 역류 방지 공기 분사 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 역류 방지 공기 분사 시스템을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 역류 방지 공기 분사 시스템을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 역류 방지 공기 분사 시스템을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 역류 방지 공기 분사 시스템을 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면, 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 순환 유동층 보일러의 연소로와 역류 방지 공기 분사 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 역류 방지 공기 분사 시스템을 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 순환 유동층 보일러의 역류 방지 공기 분사 시스템은, 연소로(2)의 내부에 위치하는 복수의 노즐들(10)과, 상기 노즐(10)의 내부에 구비된 중력식 역류방지 마개(30)를 포함한다.
상기 연소로(2)는, 고체 연료와 층 물질인 순환 매체를 유동시키면서 연소시키는 연소 공간이다.
상기 연소로(2)의 하부는 공기 공급관(40)에 의해 윈드박스(4)와 연결된다.
상기 공기 공급관(40)은, 상기 윈드박스(4)의 공기를 상기 노즐(10)로 공급하도록 상방향으로 길게 형성된 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 공기 공급관(40)은 복수개가 서로 소정간격 이격되게 배치되며, 상기 공기 공급관(40)의 개수는 상기 노즐(10)의 개수와 동일하게 설정된다. 상기 공기 공급관(40)은 내화재(50)의 내부에 구비될 수 있다.
상기 복수의 노즐들(10)은, 상기 연소로(2)의 하부에 설치된 분산판(20)에 설치되고, 서로 소정간격 이격되게 배치된다.
상기 노즐(10)은, 상기 분산판(20)에 수직한 방향인 상방향으로 길게 형성되고 자루 형상으로 형성된 바디부(11)와, 상기 바디부(11)의 상단에 연결되고 갓 형상으로 형성되어 공기를 하향 분사하는 분사부(12)를 포함한다. 즉, 상기 노즐(10)은 버섯 형상으로 형성된다. 또한, 상기 노즐(10)의 종단면은 상방향을 가리키는 화살표 모양으로 형성된다. 상기 분사부(12)는 갓 형상으로 형성된 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고, 복수개가 서로 소정간격 이격되게 방사형으로 배치된 구조인 것도 가능하고, 상기 바디부(11)에서 공기의 유로를 전환하여 하향 경사진 방향으로 공기를 토출할 수 있는 형상이라면 가능하다.
상기 바디부(11)에는 공기를 상방향으로 안내하는 상향 유로(11a)가 형성된다.
상기 분사부(12)에는 상기 상향 유로(11a)에 연통되고, 상기 상향 유로(11a)로부터 공급된 공기를 하향 경사진 방향으로 전환하여 토출하는 하향 유로(12a)가 형성된다. 상기 하향 유로(12a)는 상기 상향 유로(11a)와 소정각도로 경사진 방향으로 형성된다.
상기 노즐(10)에는 상기 상향 유로(11a)와 상기 하향 유로(12a)가 연결된 지점에는 가이드 홈(10a)이 형성된다. 상기 가이드 홈(10a)은, 상기 중력식 역류방지 마개(30)가 삽입가능하도록 형성되어, 상기 중력식 역류방지 마개(30)가 상하방향으로 슬라이딩가능하게 형성된다.
또한, 상기 가이드 홈(10a)에는 상기 중력식 역류방지 마개(30)가 중력에 의해 하향 이동하는 방향으로 탄성력을 부여하는 탄성부재(미도시)가 구비되는 것도 물론 가능하다.
상기 중력식 역류방지 마개(30)는, 상기 가이드 홈(10a)에 삽입되어, 공기의 공급 또는 중단에 따라 상기 상향 유로(11a)와 상기 하향 유로(12a)를 개폐하는 개폐부재이다. 즉, 상기 중력식 역류방지 마개(30)는, 상기 상향 유로(11a)로부터 공급되는 공기의 압력에 의해 상향 이동하여 상기 상향 유로(11a)와 상기 하향 유로(12a)를 모두 개방하고, 상기 상향 유로(11a)로부터 공기 공급 중단시 중력에 의해 하향 이동하여 상기 상향 유로(11a)와 상기 하향 유로(12a)를 모두 차폐할 수 있다.
상기 중력식 역류방지 마개(30)는, 적어도 하측 일부분이 하방향으로 갈수록 단면적이 작아지는 형상으로 형성된다. 본 실시예에서는, 상기 중력식 역류방지 마개(30)는 원추형 형상으로 형성된 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 볼이나 다면체 등 중력에 의해 하향 이동시 하부는 상기 상향 유로를 차폐하고, 측면은 상기 하향 유로를 차폐할 수 있는 형상이라면 가능하다.
상기 중력식 역류방지 마개(30)의 상단 단면적은 상기 상향 유로(11a)의 단면적보다 크게 형성되어, 상기 중력식 역류방지 마개(30)가 하향 이동시 상기 상향 유로(11a)로 빠지는 것이 방지된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 역류방지 시스템의 작동을 설명하면, 다음과 같다.
도 2a는 상기 윈드 박스(4)로부터 상기 노즐(10)에 공기가 공급되어 상기 중력식 역류방지 마개(30)가 상향 이동된 상태를 나타낸다.
상기 윈드 박스(4)와 상기 공기 공급관(40)을 통해 고압의 공기가 공급되면, 공기는 상기 노즐(10)의 상향 유로(11a)를 따라 상방향으로 흐르게 된다.
이 때, 상방향으로 흐르는 공기의 압력에 의해 상기 중력식 역류방지 마개(30)가 밀려나서 상향 이동한다.
상기 중력식 역류방지 마개(30)가 상향 이동하면, 상기 상향 유로(11a)의 상단과 상기 하향 유로(12a)의 상단이 모두 개방된다.
따라서, 상기 상향 유로(11a)를 통해 공급된 공기는 상기 하향 유로(12a)를 통해 하향 경사진 방향으로 분사될 수 있다.
상기와 같이, 공기의 공급 압력에 의해 상기 중력식 역류방지 마개(30)가 쉽게 부유하기 때문에, 유로의 개방이 용이하다.
상기 노즐(10)의 내부 유로가 상기 상향 유로(11a)와 상기 하향 유로(12a)로 구성됨으로써, 상향 이동된 공기의 흐름이 하향 경사진 방향으로 전환된 후 고르게 분사될 수 있다.
한편, 도 2b는 상기 윈드 박스(4)로부터 상기 노즐(10)에 공기의 공급이 중지되어, 상기 중력식 역류방지 마개(30)가 하향 이동된 상태를 나타낸다.
공기의 공급이 중지되면, 상기 중력식 역류방지 마개(30)는 중력에 의해 하향 이동하여 원위치로 복귀된다.
상기 중력식 역류방지 마개(30)가 일정 높이 하향 이동하면, 상기 중력식 역류방지 마개(30)의 하부는 상기 상향 유로(11a)에 끼워져 상기 상향 유로(11a)를 차폐한다. 상기 중력식 역류방지 마개(30)의 측면은 상기 하향 유로(12a)를 차폐하게 된다.
상기 중력식 역류방지 마개(30)는 원추형 형상으로 형성됨으로써, 상기 상향 유로(11a)와 상기 하향 유로(12a)를 모두 차폐할 수 있으며, 상기 상향 유로(11a)의 내부로 빠지는 것도 방지될 수 있다.
상기 상향 유로(11a)와 상기 하향 유로(12a)가 차폐됨으로써, 상기 공기의 공급 중단시 상기 연소로(2) 내부의 층 물질이 상기 노즐(10)로 역류되는 것이 방지될 수 있다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 역류 방지 시스템은, 상기 노즐(10)의 내부 유로를 상기 상향 유로(11a)와 상기 하향 유로(12a)의 형상으로 형성하고, 상기 노즐(10)의 내부에 공기의 압력이나 중력에 의해 상하 이동할 수 있는 상기 중력식 역류방지 마개(30)를 구비함으로써, 상기 연소로(2) 내부의 층 물질이 상기 노즐(10)을 통해 상기 윈드 박스(4)로 역류하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상기 중력식 역류방지 마개(30)가 공기의 압력에 의해 이동하면서 유로를 개폐하기 때문에, 별도의 구동원 없이도 공기의 공급 중단시 보다 신속하게 유로를 차폐할 수 있다.
또한, 상기 중력식 역류방지 마개(30)가 원추형 형상으로 형성됨으로써, 상기 상향 유로(11a)로 공급된 공기의 흐름을 상기 하향 유로(12a)로 전환이 용이하여, 공기의 이동 효율을 확보할 수 있다.
또한, 상기 중력식 역류방지 마개(30)를 거치게 됨에 따라 하부에 위치한 상기 윈드박스(4)에서 상기 연소로(2) 방향으로의 공기 분사에 저항이 생겨 압력차가 증가하게 되고, 이는 각각의 상기 노즐(10)에 더 균일한 공기 분사를 가능하게 해 준다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 역류 방지 공기 분사 시스템을 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 역류 방지 공기 분사 시스템은, 공기 공급관(140)이 적어도 한 개 이상의 트랩부(142)가 형성되고, 상기 트랩부(142)에는 체크 밸브(150)가 구비된 것이 상기 제1실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성 및 작용은 상기 제1실시예와 유사하므로, 유사 구성에 대한 상세 설명은 생략하고 상이한 구성을 중심으로 설명한다.
상기 공기 공급관(140)은, 상기 윈드 박스(4)와 상기 분산판(20)을 연결하고, 내화재(50)의 내부에 설치된다.
상기 트랩부(140a)는, S 트랩 형상으로 형성된 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 U 트랩, P 트랩 등 다양한 트랩 형상으로 형성될 수 있다.
상기 체크 밸브(150)는, 상기 트랩부(142)에 구비되어, 상기 윈드 박스(4)로부터 공급되는 공기의 압력에 의해 공기가 공급되는 방향으로만 개방되는 일방향 개폐밸브이다. 상기 체크 밸브(150)는 스윙 체크 밸브를 사용한 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 볼 타입 체크 밸브를 사용할 수도 있다.
상기와 같이 본 발명의 제2실시예에서는, 상기 공기 공급관(140)에 상기 트랩부(142)를 형성함으로써, 상기 층 물질들은 상기 트랩부(142)를 통과하기 어려우므로 상기 트랩부(142)를 지나 역류하는 것이 방지될 수 있다.
또한, 상기 체크밸브(150)는 층 물질이 역류하는 방향으로는 열리지 않기 때문에, 상기 트랩부(142)까지 층 물질이 역류하더라도 상기 체크밸브(150)에 의해 차단될 수 있다.
따라서, 상기 윈드 박스(4)로의 층 물질의 역류가 방지될 수 있다.
또한, 추후 유지 보수시 상기 공기 공급관(140)만을 교체 가능한 이점이 있다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 역류 방지 공기 분사 시스템을 나타낸 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 역류 방지 공기 분사 시스템은, 공기 공급관(240)이 윈드박스 연결관부(241), 노즐 연결관부(242) 및 유로전환부(243)(244)를 포함하고, 상기 유로전환부(243)(244)는 확대관부(243)와 바스켓(Basket)부(244)로 형성된 구성이 상기 제1실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성 및 작용은 상기 제1실시예와 유사하므로, 유사 구성에 대한 상세 설명은 생략하고 상이한 구성을 중심으로 설명한다.
상기 윈드박스 연결관부(241)는 상기 윈드박스(4)의 상부에 연결되는 직관이다.
상기 노즐 연결관부(242)는 상기 노즐(10)의 하부에 연결되는 직관이다.
상기 유로전환부(243)(244)는, 상기 윈드박스 연결관부(241)와 상기 노즐 연결관부(242)사이에 구비된다. 상기 유로전환부(243)(244)는, 상기 윈드박스 연결관부(241)에서 공급되는 공기의 흐름을 전환하도록 형성된다.
상기 유로전환부(243)(244)는, 상기 확대관부(243)와 상기 바스켓부(244)를 포함한다.
상기 확대관부(243)는, 상기 윈드박스 연결관부(241)의 상단에 연통되고, 상기 윈드박스 연결관부(241)보다 단면적이 크게 형성된다. 상기 확대관부(243)의 상면에는 상기 노즐 연결관부(242)가 관통되는 관통홀이 형성된다.
상기 바스켓부(244)는, 상기 확대관부(243)의 내측면과 상기 노즐 연결관부(242)의 외측면 사이에 구비된다. 상기 바스켓부(244)는 상면 전체가 개구된 바스켓 형상으로 형성된다. 즉, 상기 확대관부(243)의 내측 중앙에는 상기 바스켓부(244)가 배치되고, 상기 바스켓부(244)의 내측 상부에는 상기 노즐 연결관부(242)가 배치되는 구조이다.
따라서, 상기 윈드박스 연결관부(241)를 통해 상기 확대관부(243)로 공기가 유입되면, 유입된 공기는 상기 바스켓부(244)의 하면에 의해 양측으로 분산된다. 즉, 바스켓부(244)에 의해 상기 확대관부(243)의 내측면을 향한 방향으로 분산 유도될 수 있다.
상기 확대관부(243)의 내측면을 따라 상향 이동한 공기는 상기 바스켓부(244)의 개구된 상면을 통해 상기 바스켓부(244)로 하향 유입된다.
상기 바스켓부(244)로 유입된 공기는 상기 노즐 연결관부(242)를 통해 상방향으로 이동한다.
상기와 같이 본 발명의 제3실시예에서는, 상기 공기 공급관(240)이 상기 확대관부(243)와 상기 바스켓부(244)의 구조로 형성됨으로써, 상기 노즐(10)을 통해 층 물질이 역류하더라도 역류된 층 물질이 상기 바스켓부(244)에 모이게 되므로, 층 물질이 상기 윈드 박스(4)로 역류하는 것이 방지될 수 있다.
또한, 상기 공기 공급관(240)은 공기가 유입됨에 따라 물리적으로 작동하는 부분이 없어 장기간 운전 시에도 특별한 유지보수가 필요 없다는 장점이 있으며, 층 물질이 역류되어 바스켓부에 모이게 되더라도 다시 상기 윈드박스(4)에 공기가 주입되면 층물질이 상기 상향 유로(11a)를 따라 상기 노즐(10)의 외부로 재분사될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 역류 방지 공기 분사 시스템을 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 역류 방지 공기 분사 시스템은, 공기 공급관(340)이 윈드박스 연결관부(341), 노즐 연결관부(342), 확대관부(343)와 바스켓부(344)로 형성되고, 상기 윈드박스 연결관부(341)와 상기 노즐 연결관부(342) 중 적어도 하나에 트랩부(342a)가 형성된 것이 상기 제3실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성 및 작용은 상기 제3실시예와 유사하므로, 유사 구성에 대한 상세 설명은 생략하고 상이한 구성을 중심으로 설명한다.
본 실시예에서는, 상기 트랩부(342a)는 상기 노즐 연결관부(342)에 형성된 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 트랩부(342a)는 상기 윈드박스 연결관부(341)에 형성되거나 상기 윈드박스 연결관부(341)와 상기 노즐 연결관부(342)에 모두 형성되는 것도 물론 가능하다.
상기 트랩부(342a)는, S 트랩 형상으로 형성된 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 U 트랩, P 트랩 등 다양한 트랩 형상으로 형성될 수 있다.
상기 트랩부(342a)에는 체크 밸브(350)가 설치된다.
상기 체크 밸브(350)는, 상기 트랩부(324a)에 구비되어, 상기 윈드 박스(4)로부터 공급되는 공기의 압력에 의해 공기가 공급되는 방향으로만 개방되는 일방향 개폐밸브이다. 상기 체크 밸브(350)는 스윙 체크 밸브를 사용한 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 볼 타입 체크 밸브를 사용할 수도 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
2: 연소로 10: 노즐
11: 바디부 11a: 상향 유로
12: 분사부 12a: 하향 유로
20: 분산판 30: 중력식 역류방지 마개
40,140,240,340: 공기 공급관
140,342: 트랩부 150,350: 체크밸브
241: 윈드박스 연결관부 242: 노즐 연결관부
243: 확대관부 244: 바스켓부

Claims (13)

  1. 연소로의 내부에 설치되고, 윈드박스에 연결된 공기 공급관으로부터 공급되는 공기를 상방향으로 안내하는 상향 유로와, 상기 상향 유로에 연통되고 상기 상향 유로로부터 공급된 공기를 하향 경사진 방향으로 전환하여 토출하는 하향 유로가 형성된 노즐과;
    상기 노즐의 내부에서 상기 상향 유로와 상기 하향 유로가 연결된 지점에 설치되어, 상기 상향 유로로부터 공기 공급시 공기의 압력에 의해 상향 이동하여 상기 상향 유로와 상기 하향 유로를 개방하고, 상기 상향 유로로부터 공기 공급 중단시 중력에 의해 하향 이동하여 상기 상향 유로와 상기 하향 유로를 차폐하도록 형성된 중력식 역류방지 마개를 포함하고,
    상기 공기 공급관은,
    상기 윈드박스의 상부에 연결되는 윈드박스 연결관부와,
    상기 노즐의 하부에 연결되는 노즐 연결관부와,
    상기 윈드박스 연결관부와 상기 노즐 연결관부 사이에 구비되어, 상기 윈드박스 연결관부에서 상기 노즐 연결관부로 공급되는 공기의 흐름을 적어도 한번 상하방향으로 전환하도록 형성된 유로전환부를 포함하고,
    상기 유로전환부는,
    상기 윈드박스 연결관부에 연통되고, 상기 윈드박스 연결관부보다 단면적이 크게 형성되고, 상면에 상기 노즐 연결관부가 관통되는 관통홀이 형성된 확대관부와,
    상기 확대관부의 내측면과 상기 노즐 연결관부의 외측면 사이에 구비되고, 상면이 개구된 바스켓 형상으로 형성되어, 하부는 상기 윈드박스 연결관부에서 상향 공급되는 공기를 측방향으로 분산 유도하고, 상기 확대관부로부터 상기 개구된 상면을 통해 유입되는 공기를 상기 노즐 연결관부로 안내하도록 형성된 바스켓부를 포함하는 순환 유동층 보일러의 역류 방지 공기 분사 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 중력식 역류방지 마개는,
    적어도 하측 일부분은 하방향으로 갈수록 단면적이 작아지는 형상으로 형성되어, 중력에 의해 하향 이동시 하부는 상기 상향 유로를 차폐하고 측면은 상기 하향 유로를 차폐하도록 형성된 순환 유동층 보일러의 역류 방지 공기 분사 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 중력식 역류방지 마개는,
    적어도 하측 일부분은 하방향으로 갈수록 단면적이 작아지는 원추형 형상으로 형성된 순환 유동층 보일러의 역류 방지 공기 분사 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 노즐에는,
    상기 상향 유로와 상기 하향 유로가 연결된 지점에서 상기 중력식 역류방지 마개가 삽입가능하도록 형성되어, 상기 중력식 역류방지 마개가 공기의 압력과 중력에 의해 상하방향으로 슬라이딩가능하도록 안내하는 가이드 홈이 형성된 순환 유동층 보일러의 역류 방지 공기 분사 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 노즐은,
    상기 상향 유로가 형성된 자루 형상의 바디부와, 상기 바디부의 상단에서 연장되고 상기 하향 유로가 형성된 갓 형상의 분사부를 포함하는 순환 유동층 보일러의 역류 방지 공기 분사 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 노즐의 종방향 단면은, 상방향 화살표 형상으로 형성된 순환 유동층 보일러의 역류 방지 공기 분사 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 노즐 연결관부는 적어도 한번 절곡되어 형성된 트랩부를 포함하는 순환 유동층 보일러의 역류 방지 공기 분사 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 트랩부에는 상기 윈드 박스로부터 공급되는 공기의 압력에 의해 공기가 공급되는 방향으로만 개방되는 체크밸브가 구비된 순환 유동층 보일러의 역류 방지 공기 분사 시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 윈드박스에 연결된 공기 공급관과;
    연소로의 내부에 설치되고, 상기 공기 공급관으로부터 공급되는 공기를 상방향으로 안내하는 상향 유로가 형성된 자루 형상의 바디부와, 상기 상향 유로에 연통되어 상기 상향 유로로부터 공급된 공기를 하향 경사진 방향으로 전환하여 토출하는 하향 유로가 형성된 갓 형상의 분사부를 포함한 노즐과;
    상기 노즐의 내부에서 상기 상향 유로와 상기 하향 유로가 연결된 지점에 설치되어, 상기 상향 유로로부터 공기 공급시 공기의 압력에 의해 상향 이동하여 상기 상향 유로와 상기 하향 유로를 개방하고, 상기 상향 유로로부터 공기 공급 중단시 중력에 의해 하향 이동하여 상기 상향 유로와 상기 하향 유로를 차폐하도록 하방향으로 갈수록 단면적이 작아지는 원추형 형상으로 형성된 중력식 역류방지 마개를 포함하고,
    상기 공기 공급관은,
    상기 윈드박스의 상부에 연결되는 윈드박스 연결관부와, 상기 노즐의 하부에 연결되는 노즐 연결관부와, 상기 윈드박스 연결관부에 연통되고 상기 윈드박스 연결관부보다 단면적이 크게 형성되고, 상면에 상기 노즐 연결관부가 관통되는 관통홀이 형성된 확대관부와, 상기 확대관부의 내측면과 상기 노즐 연결관부의 외측면 사이에 구비되고, 상면이 개구된 바스켓 형상으로 형성되어, 하부는 상기 윈드박스 연결관부에서 상향 공급되는 공기를 측방향으로 분산 유도하고, 상기 확대관부로부터 상기 개구된 상면을 통해 유입되는 공기를 상기 노즐 연결관부로 안내하도록 형성된 바스켓부를 포함하는 순환 유동층 보일러의 역류 방지 공기 분사 시스템.
  13. 삭제
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